Metody zwiększania trwałości elementów roboczych wybranych maszyn dla
górnictwa skalnego z wykorzystaniem technik spawalniczych
Dynamiczny wzrost gospodarczy przyczynia się do dużego popytu na surowce skalne dla budownictwa i drogownictwa. W polskich kopalniach surowców skalnych powszechnie stosowaną technologią wydobycia jest metoda z użyciem materiałów wybuchowych, alternatywą dla tej metody jest urabianie mechaniczne. W pierwszej części pracy przedstawiono klasyfikację polskich kopalń surowców skalnych, rodzaje wydobywanych surowców i ich własności fizyko-mechaniczne, metody ich urabiania, transportu oraz przeróbki, z uwzględnieniem zjawisk zachodzących w trakcie tych operacji. Dokonano przeglądu maszyn i urządzeń stosowanych w kopalniach odkrywkowych do urabiania, odstawy i przeróbki mechanicznej surowców skalnych. Szczególna uwaga została zwrócona na problemy związane ze zużyciem elementów roboczych wybranych maszyn dla pozyskiwania i przerobu surowców skalnych. Poddano analizie podstawowe rodzaje zużycia, ich przyczyny oraz skutki. Przedstawiono obecnie stosowane technologie do zabezpieczania i regenerowania elementów roboczych powyżej opisanych maszyn i urządzeń. Sformułowano cel i tezę pracy. Dla udowodnienia postawionej tezy w głównej części pracy wytypowano i przygotowano do badań wybrane elementy robocze maszyn i urządzeń do pozyskiwania i przeróbki surowców skalnych tj. młotki kruszarek udarowych oraz zęby zrywaków. Opracowano metodykę badań laboratoryjnych wytypowanych elementów takich jak: badania udarności, pomiary twardości, analiza składu chemicznego, testy ścierania oraz badania metalograficzne. Uzyskane wyniki oraz doświadczenia własne autora były podstawą do opracowania technologii zabezpieczania i regeneracji wytypowanych elementów roboczych. W tym celu przeprowadzono badania symulacyjne z wykorzystaniem numerycznego modelu programowania procesów napawania SimufactWelding, wykorzystującego teorię elementów skończonych. Wytypowane elementy robocze zdefiniowano jako materiał podstawowy, wprowadzono wybrane materiały dodatkowe, określono wartości źródła ciepła i na
podstawie zaprogramowanych siatek wykonano symulacje termalne i mechaniczne procesów napawania. Na podstawie uzyskanych wyników zostały wytypowane najkorzystniejsze metody napawania wybranych elementów, dla których opracowane szczegółowe instrukcje procesów napawania. W kolejnym etapie przeprowadzono weryfikacyjne badania laboratoryjne wybranych elementów z napoi nami wykonanymi według przygotowanych instrukcji technologicznych. Wykonano pomiary twardości, testy ścierania oraz badania metalograficzne i próby makro z obserwacją zgładów i pomiarami twardości w skali mikro, obserwacje mikrostruktur napoin oraz rozkłady liniowe wybranych pierwiastków. Uzyskane wyniki porównano z wynikami otrzymanymi dla fabrycznie nowych elementów roboczych. Potwierdzono skuteczność zaproponowanych technologii napawania wytypowanych elementów roboczych wybranych maszyn i urządzeń. Jako kolejne wykonano badania przemysłowe, w trakcie których porównano trwałość trzech rodzajów młotków kruszarek oraz dwóch rodzajów zębów zrywaków zabezpieczonych według opracowanych technologii napawania z elementami standardowymi. W dalszej części wybrane dwa rodzaje młotków kruszarek oraz jeden z zębów zrywaków poddano procesowi regeneracji według opracowanych technologii napawania i wykonano powtórnie badania przemysłowe. Wyniki przeprowadzonych badań przemysłowych, trwałość i efektywność pracy testowanych elementów roboczych oraz analiza kosztów elementów standardowych i napawanych pozwoliły na sformułowanie wniosków końcowych. Poprawnie oceniono dobór technologii zabezpieczania i regenerowania wybranych elementów roboczych, efektywność i trwałość ich pracy oraz opłacalność proponowanych technologii. Stwierdzono, że postawiona teza pracy została udowodniona. Sformułowano również wytyczne dla przemysłowej aplikacji opracowanych technologii zabezpieczania i regenerowania wybranych elementów roboczych dla maszyn i urządzeń do pozyskiwania i przerobu surowców skalnych z wykorzystaniem technik spawalniczych.
Methods of improving working components durability in chosen rocky
mining machines using welding technologies
A dynamic economic increasing contribute to large demand for rocky resources in building and road industries. In Polish rocky resources mines the well-known technology of extracting is the method which involves using explosives, the alternative for this method is mechanical kneading. In the first chapter of thesis there was introduced a classification of Polish mines resources, types of extracting raw materials and those physical and mechanical values, methods of their kneading, transport and alternation with using phenomenones causing in these operations. There was taken a place in ovearhaulling machines and devices using in opencast mines to knead, delivery and mechanical adaption of raw materials. There was given an exceptional attention for problems involved with using working parts chosen machines for winnig rocky resources. The basic types of using and their causes and results underwent to analysis. There was introduced most common technologies to save and repair working parts written above machines. The target and thesis has been proposed. The thesis has been verified by researches of chosen parts of working machines and devices to win and alternation rocky resources, for example: crusher hammers and ripper teeths. There has been developed methodology of laboratory tests such as impact and hardness measurements, analysis of chemical composition, tests of abrasion and metallographic resources. The obtained results and experiences of author were a basis to work out a technology of saving and regenerating types of working parts. In this case there were made a simulation researches with using numerical model which programs welding processes SimufactWelding using theory of done parts. Selected working elements were defined like a basic material. There was introduced chosen additional parts to show their values of heating source and there has been made a thermal and mechanical simulate for programmed scale. Based on results, there have been typed the most beneifical methods of filling chosen parts. In the next chapter there have been made veryfing laboratory researches chosen padding welds made with brought
technological instructions. There were a hardness measurements, tests of abrasion, metallographic researches and macro attempts with looking forward to micro hardness measurements, observations microstructures of padding welds and linear decompositions of element. Given results were compared with results for brand new parts. There was proved an effectiveness of proposed filling technologies chosen working parts. For the next, there have been made an industry researches during them was compared durability of three types of crusher hammers and two types of ripper teeth saved by developed technologies of filling with stanard parts. In the next part, two chosen types of crusher hammers and one of the ripper teeth have been submitted by process of regeneration by earlier developed technologies as well. There was made an additional industry researches. The results of executed industry researches, the durability and effectiveness work of tested working parts and the analysis of costs of standard and filled parts allowed to give final conclusion. Correctly assesed choosing technology and regenerating chosen parts, their hardness, efectiveness and profitability proposed technologies. There have been made guidelines industry application of elaborated saving technologies and regenerating chosen working parts for machines and devices to acquiring and processing rocky recources in using welding technologies.
